2019年高考物理冲刺大二轮练习:题型限时专练12 Word版含解析.pdf

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1、专练12计算题(四)(时间:25分钟)24.(2018·贵州普通高中监测)如图所示,两光滑平行金属导轨置于水平面(纸面)内,轨道间距为l,左端连有阻值为R的电阻.一金属杆置于导轨上,金属杆右侧存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场区域.现对金属杆施加一水平向右的恒力,使其进入磁场区域做初速度为零的变加速直线运动,到达图中虚线位置(仍在磁2场中)时速度达到最大,最大值为v,金属杆与导轨始终保持垂直20且接触良好.除左端所连电阻外,其他电阻忽略不计.求:(1)对金属杆施加的水平向右恒力F的大小;(2)金属杆达到最大速度时,电阻R的热功率.[解析](1

2、)当安培力大小等于水平恒力F时金属杆的速度最大,设此时的电流为I,则F=F安F=BIl安EI=R2E=Blv202B2l2v联立解得F=02R(2)设金属杆达到最大速度时,电阻R的热功率为P,则P=I2RB2l2v2联立解得P=02R2B2l2vB2l2v2[答案](1)0(2)02R2R25.(2018·安徽省百所高中一模)P、P′是平行板电容器的两极板,如图甲所示,P接电源正极,P′接电源负极,两极板间电压变q化如图乙所示.O处有一离子源,能不断逸出比荷为=1×108C/kgm的正离子,离子逸出时的速度不计,经板间电场加速后,沿虚线OO′穿过平行板电

3、容器,从O′处射出(离子在加速过程中可认为板间电压不变).已知平行板电容器极板长为0.1m,O、O′分别是P、P′两极板的中点.平行板电容器右侧存在大小为B(未知)、方向垂直纸面向外的匀强磁场(未画出).在P′板右侧相距L=0.05m处有一荧2光屏MM′,M点与O′点等高,MM′长m,M端固定在铰链20上,MM′可绕M点在图示位置与虚线位置之间转动.(1)当MM′处于竖直位置时,欲使所有离子均不能打在MM′上,求磁感应强度B的取值范围.(2)若B=0.2T,则当MM′从图示竖直位置沿M点顺时针转动多大角度时,荧光屏上的发光长度最大?最大长度是多少?1[解

4、析](1)离子在电场中运动的过程中,根据qU=mv2得,v22qU=m2qUv=m=1×106m/smmmv2mv根据洛伦兹力提供向心力,有qvB=,得r=,可知速度rqB越大,离子在磁场中做圆周运动的半径也越大,假设出射速度最大的离子刚好不能击中MM′,如图1所示则r=L=0.05mmaxmv结合r=mmaxqB得B=0.2T欲使所有离子均不能打在MM′上,则B≥0.2T(2)离子从O′点射出时,速度大小不同,但方向均垂直于平行板向右,这些离子在磁场中做圆周运动的轨迹圆相切于O′点,如图2所示,不管MM′转动多大角度,总有某个离子运动的轨迹圆和MM′相

5、切,假设切点为N,如图3所示,根据几何关系,恒有MN=O′M=L,N点是所有离子中能击中MM′上的最远位置,故所有离子中能击中MM′的最远点与M点的距离为L如图4所示,根据几何关系分析可得,当MM′转至虚线位置时,速度最大的离子击中MM′的位置是所有离子中能击中MM′且与M点最近的位置,设该击中点为N′,由于此时∠O′M′M=45°,即速度偏向角为45°,故此时离子垂直击中MM′,M′N′=L=0.05m则MM′的发光长度22-2NN′=MN-MN′=L-m-L=m20202-2[答案](1)B≥0.2T(2)45°m20

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